izokinolinszámos érdekes kémiai tulajdonsággal rendelkezik, amelyek közül a legjellemzőbb, hogy sokféle reakciót képes végrehajtani. Az izokinolint szintén oxidálhatjuk kinolinánná, vagy redukálhatjuk 1- vagy 2-metil-kinolinná. Az izokinolin enyhén lúgos és csak enyhén savas. A természetes jellegű termékek a növényekben és állatokban széles körben megtalálható alkaloidok egy osztálya. Általában jó farmakológiai hatással rendelkeznek, beleértve a nyugtató, fájdalomcsillapító, daganatellenes, vírusellenes és antibakteriális hatásokat. Tipikus példák a morfium, fenotiazinok, kinolinok és hasonlók. A természetes termékek farmakológiai aktivitásának köszönhetően az izokinolinvegyületek a gyógyszertervezés és -szintézis fontos alapjává váltak. Például a lidokain egy helyi érzéstelenítő, amelyet sebészetben használnak, és szintézise izokinolinvegyületek átalakulásával jár. Az amoxicillin egy bakteriális fertőzések kezelésére használt antibiotikum, amelynek kulcsfontosságú prekurzora is az izokinolin. Összességében az izokinolin az egyik fontos szerves vegyület, amely széles körben alkalmazható a természetes termékekben, a gyógyszerszintézisben és a szerves kémiában. Az izokinolin tanulmányozása nemcsak egyedülálló kémiai tulajdonságainak mélyreható feltárását teszi lehetővé, hanem várhatóan hasznos alkalmazási értéket is hoz.
Az izokinolin egy széles körben használt aromás vegyület, amely fontos értéket képvisel a gyógyászatban és az anyagok felhasználásában. Ezért szintetikus módszere nagy figyelmet keltett. Ez a cikk áttekinti az izokinolin összes szintézisét, beleértve a Pictet-Spengler szintézist, a Bischler-Napieralski szintézist, a Gattermann-Skita szintézist, a Pd-katalizált CH funkcionalizálást stb.
1. Pictet-Spengler szintézis
Az izokinolin egy fontos nitrogéntartalmú heterociklusos vegyület, amely számos biológiai aktivitással és farmakológiai hatással rendelkezik. A Pictet-Spengler szintézis egy általánosan használt módszer az izokinolin szintézisére.
A Pictet-Spengler szintézis módszer lépései:
1. Amidvegyületek szintézise. Az aromás aminokat és savanhidrideket a reakció oldószerében kondenzálják amidvegyületek előállítására. A reakció végrehajtható szobahőmérsékleten, és a katalizátor lehet DCC (1,3-Diciklohexil-karbodiimid) vagy EEDQ (N-aminobutoxiciano) stb.
2. Aromás ciklopropanonok szintézise. A szintetizált amidvegyületet bázikus körülmények között egy másik aromás aminnal reagáltatva aromás cikloaceton intermediert állítanak elő. Az általános katalizátorok közé tartoznak a szublúgos oxidálószerek, mint például a CuCl2, vagy a fémbázisok, például a NaH.
3. A céltermék előállítása könnyű protonálással és ciklizálással. Először a keletkezett aromás ciklopropanon köztiterméket gyengén savas körülmények között enyhén protonálják, majd a ciklizálási reakciót végrehajtva az izokinolin terméket kapják. A reakció során felszabadulhat egy vízmolekula, és a gyűrűzárás körülményei savak, például sósav, vagy redukálószerek, például pirofoszforsav használhatók.
Reakció mechanizmus:
A Pictet-Spengler szintézis reakciómechanizmusa két fő lépésre osztható. Az első lépésben az aromás amint és a savanhidridet a reakció oldószerében kondenzálják amidvegyületté. Ennek a kondenzációs reakciónak a mechanizmusát nukleofil addíciós-eliminációs reakciónak tekintik. Ebben a mechanizmusban a nitrogén-heteroatomon lévő magányos elektronpár nukleofil támadásként hat az anhidrid hidroxilszerű csoportjára, melynek során egy karbonilcsoport kerül át a nitrogénbe, és közbenső amid keletkezik, és hangyasav szabadul fel, amely a nitrogénatomként szolgál. az ecetsavanhidrid másik része.
A második lépés, az aromás ciklopropanon intermedier képzése két különböző molekula egyszerű kombinálásával, majd dekarboxilezéssel történik. Ebben a mechanizmusban az első molekulában lévő amin nukleofilként működik, hogy megtámadja a ketonban lévő karbén szénatomot, és az A intermediert kapja, amely a körülményektől függően eltávolítható. Az A intermediert ezután savval vagy redukálószerrel reagáltatjuk izokinolin termék előállítására.
Összefoglalva, a Pictet-Spengler szintézis módszer egy fontos kémiai szintézis módszer, amely hatékonyan képes szintetizálni az izokinolint. Lépései egyszerűek, a reakciókörülmények enyhék, könnyen szabályozhatóak, a kapott termék nagy tisztaságú, így széles körben alkalmazzák a szerves szintézis területén.
2. Bischler-Napieralski szintézis
A Bischler-Napieralski szintézis izokinolinvegyületek szintézisére szolgáló eljárás, amely amidokat használ kiindulási anyagként, és ciklizálással és dehidratálással célvegyületekké alakítja. A szintézis módszerét először Bischler és Napieralski találta fel 1893-ban, és széles körben alkalmazták növények és szintetikus drogok előállításában.
Reakció mechanizmus:
A Bischler-Napieralski reakció egy savkatalizált ciklizálási lépésből és egy báziskatalizált dehidratálási lépésből áll. A reakció mechanizmusa a következő lépésekben foglalható össze:
(1) Az amid molekula savas katalizátor hatására protonálódik, és közbenső termék keletkezik, amely szerves kation, amelyben a nitrogénatom pozitív töltésű. Ehhez a lépéshez kellően erős savas katalizátorra, például sósavra vagy vas(III)-kloridra van szükség.
(2) Elektrofil támadás lép fel az intermedier nitrogénatomja és a szomszédos szénatom között, ami egy öttagú gyűrű köztiterméket eredményez. Ezt a lépést intramolekuláris nukleofil szubsztitúcióval érik el. A csoportban lévő π elektronok az öttagú gyűrű C atomjához költözve új CC kötést alakítanak ki, és az öttagú gyűrű közepén lévő C atom pozitív töltésű.
(3) Az öttagú gyűrű köztiterméket deprotonáljuk, így hattagú gyűrű köztiterméket hozunk létre. Ez a lépés általában bizonyos hőmérsékletet és időt igényel a deprotonálási reakció elősegítéséhez.
(4) Az alkilcsoporttal szubsztituált hattagú gyűrű köztitermék bázissal elősegített dehidratációs reakción megy keresztül, így keletkezik a végső izokinolintermék, és egyidejűleg vízmolekulákat szabadít fel.
Általánosságban elmondható, hogy az izokinolin szintézisére számos módszer létezik, és különböző módszerek alkalmasak különböző reakciókörülményekre. Ezek a módszerek a tényleges igényeknek megfelelően módosíthatók és kiválaszthatók.